FI108820B - Staattorikäämivuoestimaatin keskipistekorjaus - Google Patents

Description

·, 108820

Staattorikäämivuoestimaatin keskipistekoijaus Keksinnön tausta Tämän keksinnön kohteena on menetelmä vaihtovirtajärjestelmien käämivuoestimaatin keskipisteen korjaamiseksi, joka menetelmä käsittää vai-5 heen, jossa määritetään staattorikäämivuoestimaatti.

Vaihtovirtakoneiden ohjauksessa voidaan tunnetusti käyttää koneen sähköistä tilaa kuvaavaa staattorikäämivuoestimaattia. Staattorikäämivuoestimaatti määritetään yleisesti integroimalla staattorijännitevektoria, josta on vähennetty staattorivirran aiheuttamat resistiiviset häviöt yhtälön (1) mukaisesti.

10 = i(“, ~rs,eJ^t (1)

Yhtälö (1) on esitetty staattorikoordinaatistossa ja siinä olevat staat-torijännitevektori us ja staattorivirtavektori is kuvaavat kaikkien järjestelmän vaiheiden jännitteitä ja virtoja yhteen vektorisuureeseen yhdistettynä, jolloin myös staattorikäämivuoestimaatti T^.est on vektorisuure. Yhtälön (1) parametrit 15 sisältävät käytännössä virhettä, eikä integrointiakaan voida suorittaa täysin virheettömästi, jolloin myös staattorikäämivuoestimaatista tulee virheellinen. Vaihtovirtajärjestelmien jännitteiden ja virtojen ollessa sinimäisesti vaihtelevia, vastaavista suureista muodostettujen vektorien kärkipiste piirtää origokeskeis-tä ympyrää, jolloin myös jännitteistä ja virroista määritetyn käämivuon kuvaaja ... 20 on origokeskeinen ympyrä.

Laskennallinen staattorikäämivuoestimaatti ei kuitenkaan säily ori-gokeskeisenä edellämainituista virhetekijöistä johtuen. Staattorikäämivuoesti-·' ·' maattia Ts,est joudutaan siis korjaamaan erilaisin menetelmin ennen sen hyö- : dyntämistä varsinaiseen säätötarkoitukseen.

·,· · 25 Käämivuota vastaava suure voidaan määrittää myös muille vaihtoni virtajärjestelmille, kuten sähköverkolle, jolloin sähköverkkoon syötettävän te hon ohjaukseen voidaan käyttää samoja periaatteita kuin vaihtovirtakoneen ....: ohjaukseen. Myös verkkoon syötettävän tehon ohjauksen yhteydessä on tär- .*·. keää, että verkon jännitettä vastaavasta käämivuon arvosta saadaan todelli- 30 suutta vastaava arvio.

| :.' i Ohjatuilla moottorikäytöillä käämivuoestimaatin tai käämivuon epä- * keskeisyys korjataan tavallisesti koneesta laaditun virtamallin avulla, jossa ta-.·.·, kaisinkytkentäsuureena toimii koneen vaihevirroista määritetty staattorivirta- .·/: vektori ja tahtikonekäytöissä myös mitattu magnetointivirta sekä roottorin ’ 35 asentokulma. Virtamalli sisältää koneen kaikki induktanssi- ja resistanssipare- 2 108820 metrit ja mahdolliset reduktiokertoimet, joiden tarkkuus määrää virtamallista saatavan käämivuoestimaatin tarkkuuden. Käytännössä virtamalli on aina virheellinen, johtuen epätarkoista koneparametreistä.

Virtavektorin ja moottorimallin avulla lasketaan koneen staattori-5 käämivuo, mutta moottorimallin induktanssiparametrien ollessa virheellisiä, muodostuu staattorikäämivuoestimaattiin sekä kulma- että itseisarvovirhettä. Näin muodostetun estimaatin avulla on kuitenkin mahdollista pitää käämi-vuovektori origokeskeisenä, vaikka siinä esiintyykin muuta virhettä.

Keksinnön lyhyt selostus 10 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä, jolla käämivuoestimaatti voidaan pitää origokeskeisenä, ja joka mahdollistaa kää-mivuo-ohjattujen vaihtovirtajärjestelmien staattorikäämivuon keskipistekorjauk-sen myös alhaisilla taajuuksilla luotettavammalla tavalla ja yksinkertaisemmalla menetelmällä. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella menetel-15 mällä, jolle on tunnusomaista se, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheet, joissa muodostetaan staattorikäämivuoestimaatin suorakulmaisten komponenttien neliöiden summa referenssisuureen aikaansaamiseksi, alipäästösuodatetaan referenssisuuretta referenssisuureen pienitaajuisen komponentin aikaansaamiseksi, vähennetään referenssisuureesta sen pienitaajuinen komponentti 20 erosuureen aikaansaamiseksi, määritetään staattorikäämivuoestimaatin suo-rakulmaiset korjaustermikomponentit kertomalla erosuure staattorikäämi-vuoestimaatin suorakulmaisilla komponenteilla sekä korjauskertoimella, ja muodostetaan keskipistekorjattu staattorikäämivuoestimaatti lisäämällä staat-: ’ ‘: torikäämivuoestimaatin komponentteihin korjaustermikomponentit.

25 Keksinnön mukainen menetelmä perustuu siihen ajatukseen, että staattorikäämivuon epäkeskeisyys voidaan korjata käyttämällä käämivuokom-ponenttien hetkellisarvojen neliöiden summaa korjauksen perustana. Täten toteutettuna epäkeskeisyys voidaan korjata jo erittäin pienillä taajuuksilla. Korja-usmenetelmä ei lisäksi tarvitse tietoa sähkökoneen hetkellisistä virroista, vaan i ···* 30 ainoastaan estimaatin staattorikäämivuon suuruudesta.

Keksinnön mukaisen menetelmän etuna onkin menetelmän yksin-kertaisuus ja luotettavuus, ja se, että menetelmä tuottaa toivottuja tuloksia jo erittäin alhaisilla taajuuksilla.

» · I

* » 3 108820

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuvio 1 esittää periaatteellista esitystä epäkeskeisestä staattori-5 käämivuoestimaatista;

Kuvio 2 esittää keskipistekorjauksen periaatteellista lohkokaaviota; Kuvio 3 esittää staattorivuokomponenttien neliöiden summan ja vastaavan suodatetun arvon käyttäytymistä; ja

Kuvio 4 esittää staattorikäämivuoestimaatin keskipistekorjauksen 10 toimintaa.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 esitetään epäkeskeistä staattorikäämivuoestimaattia, jolloin estimaatti ei sijaitse merkityn x, y-koordinaatiston keskipisteessä. Estimaatti on ajautunut pisteeseen Ψ^α, joka muodostaa x’, /-koordinaatiston ori-15 gon. Tällöin on selvää että tulkittuna x, y-koordinaatistosta staattorikäämivuos-ta Ψδ saatavat arviot ΨδΧ, est ja ^sy, est eivät vastaa todellista tilannetta, jolloin mahdollisesti estimaatin käyttöön perustuvat sähkökoneen säätömenetelmät eivät ohjaa konetta toivotulla tavalla.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen menetelmän toteuttavan lohko- i 20 kaavioesityksen. Keksinnön menetelmän mukaisesti määritetään vaihtovirta-järjestelmän staattorikäämivuoestimaatti. Käämivuoestimaatti voidaan määrit- • * · tää esimerkiksi yhtälön 1 mukaisen integraalilausekkeen avulla. Kuvion 2 esit-"·*: tämällä tavalla käämivuoestimaatti Ψδ, est jaetaan komponenttimuotoon, jolloin saadaan käämivuoestimaatin x ja y komponentit ΨδΧ, est^sy. est- Keksinnön mu-; 25 kaisesti muodostetaan staattorikäämi-vuoestimaatin suorakulmaisten kompo- nenttien Ψδχ, est, ^sy. est neliöiden summa referenssisuureen k aikaansaamiseksi. Neliöiden summa muodostetaan yksinkertaisesti lausekkeella ΨδΧι est^V est+ : T^y, estt^sy, est kuvion 2 laskentalohkossa 1. Laskentalohkon 1 lähtönä saatava referenssisuure k alipäästösuodatetaan tämän jälkeen alipäästösuodatusloh-30 kossa 2 referenssisuureen pienitaajuisen komponentin kfm aikaansaamiseksi.

Alipäästösuodatuslohkon 2 lähtö on yhdistetty summauselimen 3 ;*·· positiiviseen tuloon. Summauselimen negatiiviseen tuloon on yhdistetty lohkon 1 lähdöstä saatava referenssisuure. Summauselin 3 laskee siten menetelmän mukaisesti referenssisuureen pienitaajuisen komponentin k^ referenssisuu- 4 108820 reen k välisen erotuksen, jolloin summauselimen lähtöön muodostuu erosuure e.

Erosuureeseen e ja staattorikäämivuoestimaatin komponentteihin Ψ5χ, com ^sy, corr perustuen määritetään staattorikäämivuoestimaatin Ψ3ι est suo-5 rakulmaiset korjaustermikomponentit Ψ3Χ, corr, ^sy, corr laskentalohkossa 4. Kor-jaustermikomponentit lasketaan menetelmän mukaisesti kertomalla erosuure e staattorikäämivuoestimaatin komponenteilla Ψ3Χ, est, ^sy, est sekä korjausker-toimella Κψ^, jolloin laskentalohko 4 toteuttaa yhtälöt Ψ3Χ, corr = ΚΨ00Γγ e Ψεχ, est ja Ψ3γ, corr = Κψοογγ e Ψ3Υι est· Lohkon 4 lähdöstä saatavat korjaustermikom-10 ponentit summataan edelleen keksinnön mukaisesti vastaaviin staattorikäämi-vuoestimaattikomponentteihin, jolloin lopputuloksena saadaan keskipistekor-jattu staattorikäämivuoestimaatti Ψ3, «η.

Kuvio 3 esittää vuokomponenttien neliöiden summan ja vastaavan suodatetun arvon käyttäytymistä yhden sähköjakson aikana kuviota 1 vastaa-15 van epäkeskeisyyden tapauksessa. Kuviossa 1 staattorivuon keskipiste on siirtynyt suuntaan 135 sähköastetta. Vertaamalla kuvion 1 vuon keskipisteen ajautumissuuntaa ja kuvion 3 käyrien suurimman eron hetkeä sähköasteissa havaitaan, että neliöiden summan ja sen suodatetun arvon välinen erotus on suurimmillaan kohdassa noin 135 sähköastetta, jonka kohdalle kuviossa 3 on 20 merkitty pystyviiva 6. Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetäänkin tätä erotusta hyväksi korjaustermien laskennassa.

Kuvio 4 esittää edelleen kuvioihin 1 ja 3 liittyvän epäkeskeisyyden poistumista keksinnön mukaista menetelmää hyödyntämällä. Kuviosta havai-: taan, että käämivuoympyrä siirtyy origoon vain muutaman sähköjakson kulu- : ‘: 25 essa. Kuvioon 4 on merkitty epäkeskeisyyden pääsuunta nuolella 7.

Korjauskertoimen ΚΨ00γγ suuruus voidaan valita esimerkiksi kokeelli-sesti vakiosuuruiseksi. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti korjaus-kerroin voidaan kuitenkin valita vaihtovirtajärjestelmän taajuuden mukaan, siten että korjauskertoimen suuruus muuttuu järjestelmän taajuuden vaihdelles-30 sa.

» I

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin-nön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus-•: · ·: muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdel- .'. la patenttivaatimusten puitteissa.

Y\ 35

Claims (3)

108820

1. Menetelmä vaihtovirtajärjestelmien käämivuoestimaatin keskipisteen korjaamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheen, jossa määritetään staattorikäämivuoestimaatti (Ψ5 est), tunnettu siitä, 5 että menetelmä käsittää lisäksi vaiheet, joissa muodostetaan staattorikäämivuoestimaatin suorakulmaisten komponenttien (Ψ3Χ est, Ψ8γ est) neliöiden summa referenssisuureen (k) aikaansaamiseksi, alipäästösuodatetaan referenssisuuretta (k) referenssisuureen pie-10 nitaajuisen komponentin (k^J aikaansaamiseksi, vähennetään referenssisuureesta (k) sen pienitaajuinen komponentti (k,,,,) erosuureen (e) aikaansaamiseksi, määritetään staattorikäämivuoestimaatin (Ψ5 est) suorakulmaiset korjaustermikomponentit (Ψ5Χ corr, Ψ$ν corr) kertomalla erosuure (e) staattorikää-15 mivuoestimaatin suorakulmaisilla komponenteilla (¥sx est, Ψ5ν, est) sekä korjaus-kertoimella (KTcorr), ja muodostetaan keskipistekorjattu staattorikäämivuoestimaatti (¥s fin) lisäämällä staattorikäämivuoestimaatin komponentteihin korjaustermikomponentit.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, . ”: että korjauskerroin (KTcorr) on vakio.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, . ·. että korjauskerroin (KTcorr) on verrannollinen vaihtovirtajärjestelmän taajuuteen. » I _ 108820 j